【物理】天津实验中学2019-2020学年高二上学期期中考试检测试题（解析版）

【物理】天津实验中学2019-2020学年高二上学期期中考试检测试题（解析版）

‎2019-2020学年度第一学期高二期中检测物理试卷 一、单选题（本大题共5小题，共25分）‎ ‎1.以的水平初速度抛出的物体，飞行一段时间后，打在倾角为的斜面上，此时速度方向与斜面夹角为，如图所示，则物体在空中飞行的时间为不计空气阻力，g取)（ ）‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ 小球打在倾角θ为30°的斜面上，速度方向与斜面夹角α为60°，有几何关系可知，速度与水平方向的夹角为30°，将该速度分解：，又有：，联立并代入数据解得：，故B正确，ACD错误。‎ ‎2.如图，光滑圆轨道固定在竖直面内，一质量为m的小球沿轨道做完整的圆周运动。已知小球在最低点时对轨道的压力大小为N1，在高点时对轨道的压力大小为N2.重力加速度大小为g，则N1–N2的值为 A. 3mg B. 4mg C. 5mg D. 6mg ‎【答案】D ‎【解析】‎ 试题分析：在最高点，根据牛顿第二定律可得 ‎，在最低点，根据牛顿第二定律可得，从最高点到最低点过程中，机械能守恒，故有，联立三式可得 考点：考查机械能守恒定律以及向心力公式 ‎【名师点睛】根据机械能守恒定律可明确最低点和最高点的速度关系；再根据向心力公式可求得小球在最高点和最低点时的压力大小，则可求得压力的差值．要注意明确小球在圆环内部运动可视为绳模型；最高点时压力只能竖直向下．‎ ‎3.我国首颗量子科学实验卫星于‎2016年8月16日1点40分成功发射．量子卫星成功运行后，我国将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系．假设量子卫星轨道在赤道平面，如图所示．已知量子卫星的轨道半径是地球半径的m倍，同步卫星的轨道半径是地球半径的n倍，图中P点是地球赤道上一点，由此可知（　　）‎ A. 同步卫星与量子卫星的运行周期之比为 B. 同步卫星与P点的速率之比为 C. 量子卫星与同步卫星的速率之比为 D. 量子卫星与P点的速率之比为 ‎【答案】D ‎【解析】‎ 根据 ，得 ，由题意知 ，，所以 ‎ ，故A错误；P为地球赤道上一点，P点角速度等于同步卫星的角速度，根据v=ωr，所以有 ，故B错误；根据 ，得，所以 ，故C错误；综合BC，有， ，得 ，故D正确；故选D.‎ 点睛：求一个物理量之比，我们应该把这个物理量先用已知的物理量表示出来，再根据表达式进行比较．向心力的公式选取要根据题目提供的已知物理量或所求解的物理量选取应用．‎ ‎4.在如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直．一带电粒子（重力不计） 从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动，则该粒子（ ）‎ ‎ ‎ A. 一定带正电 B. 速度 C. 若速度，粒子在板间的运动是类平抛运动 D. 若此粒子从右端沿虚线方向进入平行板，仍做直线运动 ‎【答案】B ‎【解析】‎ 若粒子带负电，则受到竖直向上的电场力和竖直向下的洛伦兹力，可以做直线运动，若粒子带正电，受到竖直向下的电场力和竖直向上的洛伦兹力，可以做直线运动，故A错误；因为做直线运动，所以在竖直方向上合力为零，故，解得，B正确；若，则 ‎，使粒子偏转，做曲线运动；但洛伦兹力方向不断变化，故合力不恒定，不是类似平抛运动，C错误；此粒子从右端沿虚线方向进入，电场力与洛伦兹力在同一方向，不能做直线运动，D错误．‎ ‎【点睛】在速度选择器中，从左边射入，速度满足条件，电场力与洛伦兹力平衡与电量、电性无关．‎ ‎5.如图所示，三个速度大小不同的同种带电粒子，沿同一方向从图中长方形区域的匀强磁场上边缘射入，当它们从下边缘飞出时相对入射方向的偏角分别为、、，则它们在磁场中运动的时间之比为 ‎ A. 1：1：1 B. 1：2：3‎ C. 3：2：1 D. 1：：‎ ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【分析】带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，根据粒子的运动的轨迹和粒子做圆周运动的周期公式可以判断粒子的运动的时间。‎ ‎【详解】同种粒子在磁场中运动的周期的公式为，由此可知，粒子的运动的时间与粒子的速度的大小无关，所以粒子在磁场中的周期相同，由粒子的运动的轨迹可知，三种速度的粒子的偏转角分别为、、，所以偏转角为的粒子的运动的时间为，偏转角为的粒子的运动的时间为，偏转角为的粒子的运动的时间为 ，所以有：：：2：1，选项C正确， 选项ABD错误。‎ ‎【点睛】带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动解题一般程序是：画轨迹：确定圆心，几何方法求半径并画出轨迹；找联系：轨迹半径与磁感应强度、速度联系；偏转角度与运动时间相联系，时间与周期联系。‎ 二、多选题（本大题共3小题，共15分）‎ ‎6.如图所示，在倾角为α的光滑斜面上，放置一根长为L，质量为m，通电电流为I的导线。若使导线静止，应该在斜面上施加匀强磁场B的大小和方向为（ ）‎ A. ，方向垂直斜面向上 B. ，方向垂直水平面向上 C. ，方向竖直向下 D. ，方向水平向左 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A. 若磁场方向垂直于斜面向上，由左手定则知安培力平行于斜面向下，导线不可能静止，故A错误；‎ B. 若磁场方向垂直于水平面向上，由左手定则知安培力水平向右，导线不可能处于平衡，故B错误；‎ C. 若磁场方向竖直向下，由左手定则知安培力水平向左，根据平衡条件：‎ 所以 故C正确；‎ D. 若磁场方向水平向左，受到竖直向上的安培力，故 mg=BIL 解得 故D错误。‎ ‎7.如图所示的皮带传动装置，主动轮O1上两轮的半径分别为3r和r，从动轮O2的半径为2r，A、B、C分别为轮缘上的三点，设皮带不打滑，则下比例正确的是（ ）‎ A. A、B、C三点的加速度之比aA : aB : aC = 6 : 2 : 1‎ B. A、B、C三点线速度大小之比vA : vB : vC = 3 : 2 : 2‎ C. A、B、C三点的角速度之比ωA :ωB :ωC = 2 : 2 : 1‎ D. A、B、C三点的加速度之比aA : aB : aC = 3 : 2 : 1‎ ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】ACD.B点和C点具有相同大小的线速度，根据v=rω，知B、C两点的角速度之比等于半径之反比，所以 ωB：ωC=rC：rB=2：1‎ 而A点和B点具有相同的角速度，则得：‎ ωA：ωB：ωC=2：2：1‎ 根据向心加速度 可知 故AC正确D错误。‎ B. 根据v=rω，知A、B的线速度之比等于半径之比，所以 vA：vB：=3：1‎ B、C线速度相等，所以 vA：vB：vC=3：1：1‎ 故B错误。‎ ‎8.如图所示，在高速路口转弯处，路面外高内低．已知内外路面与水平面的夹角为θ，弯道处圆弧半径为R，重力加速度为g，当汽车的车速为V0时，恰由支持力与重力的合力提供了汽车做圆周运动的向心力，则（　　）‎ A. V0=‎ B. V0=‎ C. 当该路面结冰时，V0要减小 D. 汽车在该路面行驶速度V＞V0时，路面会对车轮产生沿斜面向下的摩擦力 ‎【答案】AD ‎【解析】‎ A、B、设路面的斜角为θ，以汽车为研究对象，作出汽车的受力图，如图，‎ 根据牛顿第二定律，得：‎ 解得：，A正确；B错误；‎ C、当路面结冰时与未结冰时相比，由于支持力和重力不变，则v0的值不变，C错误；‎ D、车速若高于v0，所需的向心力增大，此时摩擦力可以指向内侧，增大提供的力，车辆不会向外侧滑动，D正确；故选AD。‎ 三、实验题（本大题共2小题，共12分）‎ ‎9.如图甲所示，竖直放置两端封闭玻璃管中注满清水，内有一个红蜡块能在水中以‎0.3m/s的速度匀速上浮。现当红蜡块从玻璃管的下端匀速上浮的同时，使玻璃管水平匀速向右运动，测得红蜡块实际运动的方向与水平方向的夹角为37°，则（sin37°=0.6；cos37°=0.8）‎ ‎（1）根据题意可知玻璃管水平方向的移动速度为______m/s。‎ ‎（2）若玻璃管的长度为‎0.6m，则当红蜡块从玻璃管底端上浮到顶端的过程中，玻璃管水平运动的距离为______m。‎ ‎（3）如图乙所示，若红蜡块从A点匀速上浮的同时，使玻璃管水平向右作匀加速直线运动，则红蜡块实际运动的轨迹是图中的______‎ A．直线P       B．曲线Q        C．曲线R      D．无法确定。‎ ‎【答案】 (1). 0.4 (2). 0.8 (3). B ‎【解析】‎ 详解】解：(1)根据平行四边形定则，有：‎ 则有：‎ ‎(2)在竖直方向上运动的时间为：‎ 则玻璃管在水平方向上运动的距离为：‎ ‎(3)根据运动的合成与分解，运动的轨迹偏向合外力的方向，则有Q，故选项B正确，A、C、D错误。‎ ‎10.某同学在实验室发现一张小石子平抛运动的频闪照片，照片背景为一堵贴近的竖直砖墙，如图所示。‎ 记载信息有：‎ A．每块砖的长为‎3a，高为a。‎ B．当地的重力加速度为g。‎ 该同学根据所学平抛运动的知识，可以求出频闪照片的拍摄频率f =________，小石子水平初速度 v0 =____________（用题设条件表示）。‎ ‎【答案】 (1). (2). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】[1][2] 根据题目图可知，三点的水平位移相等，那么三点竖直方向位移之差 ‎△h=gT2‎ 即为 所以拍摄频率为 再根据水平位移 x=‎‎3a 那么水平初速度为 四、计算题（本大题共3小题，共48分）‎ ‎11.如图所示，一电荷量为q的带电粒子，以速度v垂直射入磁感应强度为B、宽度为d的有界匀强磁场中，射出磁场时的速度方向与原来粒子的入射方向的夹角θ=60°，求：‎ ‎（1）带电粒子在磁场中运动的轨道半径r；‎ ‎（2）带电粒子的电性和质量m；‎ ‎（3）带电粒子穿过磁场的时间t。‎ ‎【答案】(1) ； (2)正电； ； (3) ‎ ‎【解析】（1）电子垂直射入匀强磁场中，只受洛伦兹力作用做匀速圆周运动，画出轨迹，如图所示，由几何知识得到，轨迹的半径为：；‎ ‎（2）由左手定则，可知，带电粒子带正电 由牛顿第二定律得，解得 ‎（3）由几何知识得到，轨迹的圆心角为，故穿越磁场的时间为：‎ ‎；‎ ‎12.‎2016年8月16日，我国科学家自主研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”成功发射，并进入预定圆轨道．已知“墨子号”卫星的质量为m，轨道离地面的高度为h，绕地球运行的周期为T，地球半径为R，引力常量为G．求：‎ ‎（1）“墨子号”卫星的向心力大小；‎ ‎（2）地球的质量；‎ ‎（3）第一宇宙速度．‎ ‎【答案】（1）（2）（3）‎ ‎【解析】(1)根据万有引力提供向心力可求 ‎“墨子号”卫星的向心力大小： ‎ ‎（2）根据 ‎ 解得地球的质量 ‎ ‎（3）第一宇宙速度 结合 ‎ 得 ‎13.如图所示，粗糙水平地面与半径为R = ‎0.5m的粗糙半圆轨道BCD相连接，且在同一竖直平面内，O是BCD的圆心，BOD在同一竖直线上。质量为m = ‎1kg的小物块在水平恒力F = 15N的作用下，由静止开始从A点开始做匀加速直线运动，当小物块运动到B点时撤去F，小物块沿半圆轨道运动恰好能通过D点，已知A、B间的距离为‎3m，小物块与地面间的动摩擦因数为0.3，重力加速度g = ‎10m/s2。求：‎ ‎（1）小物块运动到B点时对圆轨道B点的压力大小；‎ ‎（2）小物块离开D点后落到地面上的点与B点之间的距离；‎ ‎（3）小物块从B点到D点的过程中粗糙轨道对其所做的功。‎ ‎【答案】(1) 154N (2) ‎1m (3)‎ ‎【解析】 (1) 小物块在水平面上从A运动到B过程中，根据动能定理有：‎ 在B点，以物块为研究对象，根据牛顿第二定律得：‎ 联立解得小物块运动到B点时轨道对物块的支持力为：‎ N=154N 由牛顿第三定律可得，小物块运动到B点时对圆轨道B点的压力大小为：‎ N′=N=154N ‎(2) 因为小物块恰能通过D点，所以在D点小物块所受的重力等于向心力，即：‎ 可得：‎ 设小物块落地点距B点之间的距离为x，下落时间为t，根据平抛运动的规律有：‎ x=vDt，‎ 解得： x=2R=‎‎1m ‎(3) 从B点到D点的过程中，根据动能定理可知 解得：‎